KR102075160B1 - Mutant strain with enhanced L-glutamic acid productivity and method for preparing L-glutamic acid using the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a mutant strain with enhanced L-glutamic acid productivity, and a method for preparing L-glutamic acid using the same. The mutant strain according to an embodiment of the present invention weakens or inactivates the activity of citramalate synthase, thereby reducing the production amount of by-products, citramalate, and having excellent L-glutamic acid productivity. In addition, the strain with a changed YggB protein enhances the release of glutamic acid, thereby improving the production yield of L-glutamic acid. Therefore, L-glutamic acid can be more effectively produced by using the mutant strain.

Description

L-글루탐산 생산능이 향상된 변이 균주 및 이를 이용한 L-글루탐산의 제조 방법{Mutant strain with enhanced L-glutamic acid productivity and method for preparing L-glutamic acid using the same}Mutant strain with enhanced L-glutamic acid productivity and method for preparing L-glutamic acid using the same}

본 발명은 L-글루탐산 생산능이 향상된 변이 균주 및 이를 이용한 L-글루탐산의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase)의 활성이 약화 또는 불활성화되어 부산물인 시트라말레이트의 생산량이 감소되고, L-글루탐산의 생산능이 증가된 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.) 변이 균주 및 이를 이용하는 L-글루탐산의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mutant strain having improved L-glutamic acid production capacity and a method for producing L-glutamic acid using the same, and more specifically, citramalate as a byproduct due to a weakened or inactivated activity of citramalate synthase. The present invention relates to a Corynebacterium sp. Mutant strain having a reduced production amount and an increased production capacity of L-glutamic acid, and a method for producing L-glutamic acid using the same.

L-글루탐산은 미생물 발효에 의해 생산되는 대표적인 아미노산으로, L-글루탐산 나트륨(monosodium L-glutamate, MSG)은 음식의 전체적인 맛에 균형과 조화를 이루도록 하여 고기, 생선, 닭, 야채, 소스, 수프, 양념 등 식품의 선호도를 높여주고 소금을 30%까지 줄인 저염 식품의 맛을 증진시켜줄 수 있어 가정용 및 가공식품 생산을 위한 조미료로 널리 이용되고 있다. L-glutamic acid is a representative amino acid produced by microbial fermentation. Sodium L-glutamate (MSG) balances the overall taste of food, allowing meat, fish, chicken, vegetables, sauces, soups, It is widely used as seasoning for home and processed food production because it can improve the taste of foods such as seasoning and improve the taste of low salt foods with reduced salt by 30%.

L-글루탐산을 생산하기 위해 통상적으로, 주로 브레비박테리움(Brevibacterium) 이나 코리네박테리움(Corynebacterium) 속 균주 및 그 변이주를 이용해 발효를 통해 생산한다. 미생물 배양에 의한 L-글루탐산의 생산량을 증가시키기 위해, L-글루탐산 생합성 경로에서 유전자의 발현을 증가시키기 위하여 해당 유전자의 복사수를 증가시키거나 유전자의 프로모터를 변형시켜 생합성 경로 상의 효소 활성을 조절하는 방법이 이용되어 왔다. 구체적으로, pyc 유전자나 fasR과 같은 특정 유전자의 증폭이나(미국 특허 제 6,852,516호), gdh, gltA, icd, pdhargG 유전자의 프로모터(promoter) 부위를 조작하여(미국특허 제6,962,805호) L-글루탐산 생산량을 증가시킨 바 있다.In order to produce L-glutamic acid, it is usually produced through fermentation mainly using strains of the genus Brevibacterium or Corynebacterium and its variants. In order to increase the production of L-glutamic acid by microbial culture, in order to increase the expression of the gene in the L-glutamic acid biosynthesis pathway, the number of copies of the gene is increased or the promoter of the gene is modified to regulate the enzyme activity on the biosynthetic pathway. The method has been used. Specifically, amplification of specific genes such as the pyc gene or fasR (US Pat. No. 6,852,516) or the promoter regions of the gdh, gltA, icd , pdh and argG genes (US Pat. No. 6,962,805) L- Glutamic acid production has been increased.

시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase, cimA)는 아세틸-CoA와 피루베이트를 기질로 하여 시트라말레이트를 합성하는 효소로서, 코리네박테리움 글루타미쿰에서 cimA 유전자는 존재하지 않고, 코리네박테리움 글루타미쿰에서 cimA 유전자와 상동성이 높은 leuA 유전자가 시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase)의 역할을 한다고 알려져 있다.Citramalate synthase ( cimA ) is an enzyme that synthesizes citramalate by using acetyl-CoA and pyruvate as a substrate, and there is no cimA gene in Corynebacterium glutamicum and corynebacterium. In glutamicum, the leuA gene, which is highly homologous to the cimA gene, is known to play a role of citramalate synthase.

L-글루탐산의 발효경로에서 기질로서 아세틸-CoA가 사용되므로, 이에 본 출원의 발명자들은 시트라말레이트 신타아제의 활성을 약화 또는 불활성화시켜 기질인 아세틸-CoA를 절약하여 L-글루탐산 생산성을 더욱 높이고자 하였다.Since acetyl-CoA is used as a substrate in the fermentation route of L-glutamic acid, the inventors of the present application attenuate or inactivate the activity of citramalate synthase to save the substrate acetyl-CoA to further increase L-glutamic acid productivity. Now.

한편, 코리네형 세균의 yggB 유전자는 대장균(Escherichia coli)의 yggB 유전자의 동족체이고(FEMS Microbiol Lett. 2003, 218(2), p305-309, Mol Microbiol. 2004, 54(2), p420-438), 기계적감각 통로(mechanosensitive channel)의 일종인 것으로 보고되어 있다(EMBO J. 1999, 18(7):1730-7). 코리네형 세균에게 L-글루탐산 생산능을 부여하는 방법으로서, 구체적으로 본 발명과 같은 변이가 L-글루탐산 생산에 미치는 영향은 보고되어 있지 않다. Meanwhile, the yggB gene of coryneform bacteria is an analog of the yggB gene of Escherichia coli (FEMS Microbiol Lett. 2003, 218 (2), p305-309, Mol Microbiol. 2004, 54 (2), p420-438) It has been reported to be a type of mechanosensitive channel (EMBO J. 1999, 18 (7): 1730-7). As a method of imparting L-glutamic acid producing ability to coryneform bacteria, specifically, the effect of a variation such as the present invention on L-glutamic acid production has not been reported.

이에 본 출원의 발명자들은 시트라말레이트 신타아제의 활성을 약화 또는 불활성화시킨 변이 균주 및 추가적으로 글루탐산 배출에 관여하는 YggB 단백질에 변이를 유발하여 변이 균주를 제작하고, 상기 변이 균주가 L-글루탐산 생산능이 우수한 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다. Therefore, the inventors of the present application induce a mutation in a mutant strain that attenuates or inactivates the activity of citramalate synthase, and additionally, YggB protein involved in glutamic acid excretion, thereby producing a mutant strain, and the mutant strain has an ability to produce L-glutamic acid. It confirmed that it was excellent and completed this invention.

대한민국 등록특허 제10-1138289호Republic of Korea Patent No. 10-1138289

본 발명의 목적은 시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase)의 활성이 약화 또는 불활성화되고 L-글루탐산의 생산능이 향상된 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.) 변이 균주를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a Corynebacterium sp. Variant strain in which the activity of citramalate synthase is attenuated or inactivated and L-glutamic acid is produced.

본 발명의 또 다른 목적은 Another object of the present invention

(a) 코리네박테리움 속 변이 균주를 배지에서 배양하는 단계; 및(a) culturing a strain of genus Corynebacterium in a medium; And

(b) 배양된 변이 균주 또는 배양 배지에서 L-글루탐산을 회수하는 단계를 포함하는 L-글루탐산의 제조 방법을 제공하는 것이다.(b) recovering L-glutamic acid from the cultured strain or culture medium to provide a method for producing L-glutamic acid.

본 발명의 일 양상은 시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase)의 활성이 약화 또는 불활성화되고 L-글루탐산의 생산능이 향상된 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.) 변이 균주를 제공한다.One aspect of the present invention provides a Corynebacterium sp. Mutant strain in which the activity of citramalate synthase is attenuated or inactivated and L-glutamic acid is produced.

본 발명에서, "시트라말레이트 신타아제"란 아세틸-CoA와 파이루베이트를 시트라말레이트 및 코엔자임 A(coenzyme A)로 변환하는 과정을 촉매하는 효소를 의미한다.In the present invention, "citramalate synthase" refers to an enzyme that catalyzes the process of converting acetyl-CoA and pyruvate to citramalate and coenzyme A.

본 발명에서, "생산능이 향상된" 균주는 모균주에 비해 L-글루탐산의 생산성이 증가된 것을 의미한다.In the present invention, the "enhanced production" strain means that the productivity of L-glutamic acid is increased compared to the parent strain.

본 발명에서, "모균주"는 변이의 대상이 되는 야생형 또는 변이 균주를 의미하며, 직접 변이의 대상이 되거나 재조합된 벡터 등으로 형질전환되는 대상을 포함한다. 본 발명에 있어서, 모균주는 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰 균주 또는 야생형으로부터 변이된 균주일 수 있다. 바람직하게는 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP 균주일 수 있다.In the present invention, "parent strain" refers to a wild-type or variant strain to be subjected to the mutation, and includes a subject that is directly subjected to the mutation or transformed with a recombinant vector or the like. In the present invention, the parent strain may be a wild type Corynebacterium glutamicum strain or a strain mutated from the wild type. Preferably, it may be Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP strain.

본 발명의 일 구체예에 따르면, L-글루탐산의 생산능이 향상된 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.) 변이 균주는 시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase)의 활성이 모균주에 비해 약화 또는 불활성화된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the Corynebacterium sp. Mutant strain having improved production capacity of L-glutamic acid has a weakened or inactivated activity of citramalate synthase compared to the parent strain. It may be.

본 발명에서, "활성이 약화"되었다는 것은 세포 내에서 시트라말레이트 신타아제 효소 활성 정도가 야생형 균주 또는 변형 전의 균주 등 모균주에 비하여 감소된 경우를 의미한다. 상기 약화는 효소를 암호화하는 유전자의 변이 등으로 효소 자체의 활성이 본래 미생물이 가지고 있는 효소의 활성에 비해 감소한 경우와, 이를 암호화하는 유전자의 전사(transcription) 저해 또는 번역(translation) 저해 등으로 상기 효소의 발현 수준이 저하되어 세포 내에서 전체적인 효소 활성 정도가 야생형 균주 또는 변형전의 균주에 비하여 낮은 경우, 이들의 조합 역시 포함하는 개념이다. 또한, 본 발명에서, "불활성화"란, 시트라말레이트 신타아제를 암호화하는 유전자의 발현이 야생형 균주 또는 변형 전의 균주에 비하여 전혀 발현이 되지 않거나, 발현이 되더라도 그 활성이 없는 상태를 의미한다.In the present invention, "weakened activity" means a case where the degree of citramalate synthase enzyme activity in the cell is reduced compared to the parent strain, such as a wild type strain or a strain before modification. The weakening is due to a mutation of the gene encoding the enzyme, and the activity of the enzyme itself is reduced compared to the activity of the enzyme originally possessed by the microorganism, and the inhibition of transcription or translation of the gene encoding the enzyme. When the expression level of the enzyme is lowered and the overall level of enzymatic activity in the cell is lower than that of the wild type strain or the strain before modification, the concept also includes a combination thereof. In addition, in the present invention, "inactivation" refers to a state in which the expression of the gene encoding citramalate synthase is not expressed at all, or inactive even if expressed, compared to the wild type strain or the strain before modification.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 시트라말레이트 신타아제 효소 활성의 약화 또는 불활성화는, 당해 분야에 잘 알려진 다양한 방법의 적용으로 달성될 수 있다. 예를 들면, 상기 효소의 활성이 완전히 제거된 경우를 포함하여 상기 효소의 활성이 감소되도록 돌연변이된 유전자로 염색체상의 상기 효소를 암호화하는 유전자를 대체하는 방법; 상기 효소를 암호화하는 염색체상의 유전자의 발현 조절 서열(예컨대, 프로모터)에 변이를 도입하는 방법; 상기 효소를 암호화하는 유전자의 발현 조절 서열을 활성이 약하거나, 활성이 없는 서열로 교체하는 방법; 상기 효소를 암호화하는 염색체상의 유전자의 전체 또는 일부를 결실시키는 방법; 상기 염색체상의 유전자의 전사체에 상보적으로 결합하여 상기 mRNA로부터 효소로의 번역을 저해하는 안티센스 올리고뉴클레오티드(예컨대, 안티센스 RNA)를 도입하는 방법; 상기 효소를 암호화하는 유전자의 SD 서열 앞단에 SD 서열과 상보적인 서열을 인위적으로 부가하여 2차 구조물을 형성시켜 리보솜(ribosome)의 부착이 불가능하게 만드는 방법 및 해당 서열의 ORF(open reading frame)의 3' 말단에 역전사되도록 프로모터를 부가하는 RTE(Reverse transcription engineering) 방법 등이 있으며, 이들의 조합으로도 달성할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.According to one embodiment of the present invention, attenuation or inactivation of citramalate synthase enzyme activity can be achieved by the application of various methods well known in the art. Replacing a gene encoding the enzyme on a chromosome with a mutated gene such that, for example, the activity of the enzyme is completely removed, including when the activity of the enzyme is completely removed; Introducing a mutation into an expression control sequence (eg, a promoter) of a gene on a chromosome encoding said enzyme; A method of replacing an expression control sequence of a gene encoding the enzyme with a weak or inactive sequence; Deleting all or part of a gene on a chromosome that encodes the enzyme; Introducing an antisense oligonucleotide (eg, antisense RNA) that complementarily binds to a transcript of a gene on the chromosome to inhibit translation from the mRNA to an enzyme; The method of artificially adding a sequence complementary to the SD sequence in front of the SD sequence of the gene encoding the enzyme to form a secondary structure to make the attachment of ribosomes impossible and the ORF (open reading frame) of the sequence Reverse transcription engineering (RTE) method for adding a promoter to reverse transcription at the 3 'end, and the like can be achieved by a combination thereof, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 시트라말레이트 신타아제는 leuA(2-isopropylmalate synthase) 유전자에 의하여 암호화되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the citramalate synthase may be one encoded by the leuA (2-isopropylmalate synthase) gene.

본 발명에서, leuA(2-isopropylmalate synthase) 유전자는 cimA(citramalate synthase) 유전자와 상동성이 높고, 코리네박테리움 속 균주에서 시트라말레이트 신타아제의 역할을 한다고 알려져 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 leuA 유전자는 서열번호 14의 뉴클레오티드 서열로 이루어져 있다. In the present invention, leuA (2-isopropylmalate synthase) gene has high homology with cimA (citramalate synthase) gene, and is known to play a role of citramalate synthase in Corynebacterium sp. According to one embodiment of the invention, the leuA gene consists of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 14.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 시트라말레이트 신타아제의 활성이 약화 또는 불활성화된 것은 시트라말레이트 신타아제를 암호화하는 leuA 유전자의 발현이 감소되어 시트라말레이트 신타아제의 활성이 약화 또는 불활성화된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the weakened or inactivated activity of citramalate synthase is reduced expression of the leuA gene encoding citramalate synthase, thereby weakening or inactivating the activity of citramalate synthase. It may have been.

본 발명에서, "발현의 감소"는 유전자의 발현량이 본래의 발현량보다 감소된 것을 의미하며, 발현이 완전히 저해되어 발현이 이루어지지 않은 경우를 포함한다. 미생물에서 발현을 감소시키고자 하는 경우에는 유전자 번역의 개시 코돈을 치환시켜 그 발현을 감소시키거나, 기존에 존재하는 유전자의 발현량이 감소하도록 유전공학적으로 조작할 수 있다. 발현 조절을 위하여 서열을 변형하는 방법은 상기 발현 조절 서열의 핵산 서열에 결실, 삽입, 비보전적 또는 보전적 치환 또는 이들의 조합으로 발현 조절 서열상의 변이를 유도하여 수행하거나, 프로모터를 더욱 약한 프로모터로 교체하는 등의 방법으로써 수행할 수 있다. 상기 발현 조절서열은 프로모터, 오퍼레이터 서열, 리보좀 결합부위를 암호화하는 서열, 및 전사와 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 발현을 감소시키는 유전자가 변이시키고자 하는 미생물 내에 존재하는 경우, 예를 들어, 상기 유전자의 발현을 작동시키는 고유의 프로모터(native promoter)를 약한 프로모터(weak promoter)로 치환하거나 혹은 변이를 도입함으로써 상기 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다. 나아가, 기존 유전자의 전부 또는 일부를 결실시킴으로써 상기 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다. In the present invention, "reduced expression" means that the expression level of the gene is reduced from the original expression amount, and includes a case where expression is completely inhibited and no expression is made. In the case of reducing the expression in a microorganism, genetic initiation may be performed to replace the initiation codon of gene translation to reduce its expression or to reduce the expression level of an existing gene. The method of modifying a sequence for expression control may be performed by inducing a mutation in an expression control sequence by deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution, or a combination thereof, in a nucleic acid sequence of the expression control sequence, or by promoting a promoter to a weaker promoter. It may be carried out by a method such as replacement. The expression control sequence includes, but is not limited to, a promoter, an operator sequence, a sequence encoding a ribosomal binding site, and a sequence that controls the termination of transcription and translation. If a gene that reduces expression is present in the microorganism to be mutated, for example, by replacing a native promoter that drives the expression of the gene with a weak promoter or introducing a mutation Can reduce gene expression. Furthermore, the expression of these genes can be reduced by deleting all or part of the existing genes.

본 발명의 일 구체예에 따르면, leuA 유전자의 발현이 감소되는 것은 핵산 서열에 결실, 삽입, 비보전적 또는 보전적 치환 또는 이들의 조합으로 서열상의 변이를 유도하여 수행하거나, 더욱 약한 프로모터로 교체하는 등의 방법으로써 수행할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the reduction of the expression of the leuA gene is carried out by inducing a mutation in the sequence by deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution, or a combination thereof in the nucleic acid sequence, or by replacing with a weaker promoter. Or the like.

본 발명의 일 구체예에 따른 leuA 유전자가 결실된 코리네박테리움 속 변이 균주는 부산물로서 시트라말레이트(citramalate) 생산량이 모균주보다 감소하고, 아세틸-CoA를 절약하여 L-글루탐산 생산량이 증가할 수 있다. Mutant strains of the genus Corynebacterium lacking the leuA gene according to an embodiment of the present invention is a by-product of citramalate production is reduced than the parent strain, and acetyl-CoA is saved to increase L-glutamic acid production Can be .

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 코리네박테리움 속 변이 균주는 서열번호 15로 표시되는 YggB 단백질의 아미노산 서열 중에서 93번째 아미노산인 류신 및 109번째 아미노산인 류신으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 류신을 알라닌 또는 발린으로 치환시킨 변이가 추가적으로 유발된 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the strain of the genus Corynebacterium comprises at least one leucine selected from the group consisting of leucine (93) and leucine (109), the amino acid sequence of the YggB protein represented by SEQ ID NO: 15. Mutations substituted with alanine or valine may be additionally induced.

본 발명에서 yggB 유전자는, 기계적 감각통로(mechanosensitive channel)를 암호화하는 유전자를 의미한다. yggB 유전자는, NCBI 데이터베이스에 Genbank Accession No. NC_003450으로 등록되어 있는 게놈 서열 중 1,336,092 내지 1,337,693의 서열의 상보 서열에 상당하고, NCgl1221이라고도 칭한다. yggB 유전자로 암호화되는 YggB 단백질은, GenBank accession No. NP_600492호로서 등록되어 있다. 본 발명의 일 구체예에 따르면, yggB 유전자가 암호화된 YggB 단백질은 서열번호 15의 아미노산 서열로 이루어져 있다. In the present invention, the yggB gene refers to a gene encoding a mechanical sensory channel. The yggB gene is expressed in Genbank Accession No. It corresponds to the complementary sequence of the sequence of 1,336,092 to 1,337,693 among the genome sequences registered by NC_003450, and is also called NCgl1221. YggB protein encoded by the yggB gene, GenBank accession No. It is registered as NP_600492. According to one embodiment of the invention, the protein YggB yggB gene encrypted consists of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 15.

일 구체예에 따르면, 서열번호 15로 표시되는 YggB 단백질의 아미노산 서열 중에서 93번째 아미노산인 류신 및 109번째 아미노산인 류신으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 류신을 알라닌 또는 발린으로 치환시킨 변이에 의하여, L-글루탐산이 배출될 수 있는 YggB 단백질의 포어 내부에 관여하는 메틸 그룹이 제거되어 포어의 직경이 증가되는 것에 의하여 상기 변이를 갖는 균주는 L-글루탐산의 생산능이 향상될 수 있다.According to one embodiment, the mutation in which one or more leucine selected from the group consisting of leucine (93) and 109 leucine in the amino acid sequence of the YggB protein represented by SEQ ID NO: 15 by alanine or valine is substituted for L- By removing the methyl group involved in the pore of the YggB protein from which glutamic acid can be removed, the pore diameter is increased, so that the strain having the mutation can improve the production capacity of L-glutamic acid.

구체적으로 상기 변이 균주는 돌연변이에 의해 상기 YggB 단백질의 변이체를 포함하거나, 상기 YggB 단백질의 변이체를 암호화하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터에 의해 형질전환된 것일 수 있다.Specifically, the variant strain may be transformed by a vector comprising a mutant of the YggB protein by a mutation or a polynucleotide encoding a mutant of the YggB protein.

본 발명에서, "벡터"는 숙주 세포로 염기의 클로닝 및/또는 전이를 위한 임의의 매개물을 말한다. 벡터는 다른 DNA 단편이 결합하여 결합된 단편의 복제를 가져올 수 있는 복제단위(replicon)일 수 있다. "복제단위"란 생체 내에서 DNA 복제의 자가 유닛으로서 기능하는, 즉, 스스로의 조절에 의해 복제가능한, 임의의 유전적 단위(예를 들면, 플라스미드, 파지, 코스미드, 염색체, 바이러스)를 말한다. 본 발명에 있어서 벡터는 숙주 중에서 복제 가능한 것이면 특별히 한정되지 않으며 당업계에 알려진 임의의 벡터를 이용할 수 있다. 상기 재조합 벡터의 제작에 사용된 벡터는 천연 상태이거나 재조합된 상태의 플라스미드, 코스미드, 바이러스 및 박테리오파지일 수 있다. 예를 들어, 파지 벡터 또는 코스미드 벡터로서 pWE15, M13, λEMBL3, λEMBL4, λFIXII, λDASHII, λZAPII, λgt10, λgt11, Charon4A, 및 Charon21A 등을 사용할 수 있으며, 플라스미드 벡터로서 pDZ 벡터, pBR계, pUC계, pBluescriptⅡ계, pGEM계, pTZ계, pCL계 및 pET계 등을 사용할 수 있다. 사용 가능한 벡터는 특별히 제한되는 것이 아니며 공지된 발현 벡터를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In the present invention, "vector" refers to any medium for cloning and / or transferring bases to a host cell. The vector may be a replica that other DNA fragments can bind to and result in replication of the bound fragments. A "replicating unit" refers to any genetic unit (eg, plasmid, phage, cosmid, chromosome, virus) that functions as a self-unit of DNA replication in vivo, i.e., is replicable by its own regulation. . In the present invention, the vector is not particularly limited as long as it can be replicated in the host, and any vector known in the art may be used. The vectors used in the preparation of the recombinant vector may be plasmids, cosmids, viruses and bacteriophages in a natural state or in a recombinant state. For example, pWE15, M13, [lambda] EMBL3, [lambda] EMBL4, [lambda] FIXII, [lambda] DASHII, [lambda] ZAPII, [lambda] gt10, [lambda] gt11, Charon4A, and Charon21A can be used as the phage vector or cosmid vector. , pBluescript II system, pGEM system, pTZ system, pCL system and pET system can be used. The usable vector is not particularly limited and may be a known expression vector, but is not limited thereto.

본 발명에서, "형질전환"은 유전자를 숙주세포 내에 도입하여 숙주세포 내에서 발현시킬 수 있도록 하는 것이며, 형질전환된 유전자는 숙주세포 내에서 발현될 수 있으면 숙주세포의 염색체 내 삽입 또는 염색체 외에 위치하고 있는 것이든 제한하지 않고 포함될 수 있다.In the present invention, "transformation" is to introduce a gene into the host cell to be expressed in the host cell, the transformed gene is located in the host cell chromosome insertion or chromosome if it can be expressed in the host cell Anything may be included without limitation.

본 발명의 일 구체예에 따른 leuA 유전자가 결실되고 YggB 단백질에 변이가 일어난 코리네박테리움 속 변이 균주는 모균주보다 L-글루탐산 생산량이 증가되고, L-글루탐산 생산을 위한 배양시간이 단축되어 효율적으로 L-글루탐산을 생산할 수 있다.The mutant strain of Corynebacterium, in which the leuA gene was deleted and the mutation in the YggB protein, according to one embodiment of the present invention, increased the production of L-glutamic acid and reduced the incubation time for L-glutamic acid production more efficiently than the parent strain. Can produce L-glutamic acid.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 코리네박테리움 속 균주는 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the strain Corynebacterium may be Corynebacterium glutamicum ( Coynebacterium glutamicum ).

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 코리네박테리움 속 균주는 코리네박테리움 암모니아 게네스(Corynebacterium ammoniagenes), 코리네박테리움 아세토액시도필럼(Corynebacterium acetoacidophilum), 코리네박테리움 아세토글루타미쿰(Corynebacterium acetoglutamicum), 코리네박테리움 알카노리티쿰(Corynebacterium alkanolyticum), 코리네박테리움 칼루내(Corynebacterium callunae), 코리네박테리움 릴리움(Corynebacterium lilium), 코리네박테리움 멜라쎄콜라(Corynebacterium melassecola), 코리네 박테리움 써모아미노게네스(Corynebacterium thermoaminogenes), 코리네박테리움 에피시엔스(Corynebacterium efficiens), 또는 코리네박테리움 헤르쿨리스(Corynebacterium herculis) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the invention, the strain Corynebacterium genus Corynebacterium ammonia genes ( Corynebacterium ammoniagenes ), Corynebacterium acetoacidophilum , Corynebacterium aceto glutamicum Corynebacterium acetoglutamicum , Corynebacterium alkanolyticum , Corynebacterium callunae , Corynebacterium lilium , Corynebacterium melasecola ), Corynebacterium thermo amino to Ness (Corynebacterium thermoaminogenes), Corynebacterium epi when Enschede (Corynebacterium efficiens), or Corynebacterium Herr cool-less (but Corynebacterium herculis the like), but is not limited to such.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 코리네박테리움 속 균주는 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP인 것이 가장 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the strain Corynebacterium genus is most preferably Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP.

본 발명의 다른 양상은 Another aspect of the invention

(a) 코리네박테리움 속 변이 균주를 배지에서 배양하는 단계; 및(a) culturing a strain of genus Corynebacterium in a medium; And

(b) 배양된 변이 균주 또는 배양 배지에서 L-글루탐산을 회수하는 단계를 포함하는 L-글루탐산의 제조 방법을 제공한다.(b) recovering L-glutamic acid from the cultured mutant strain or culture medium.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 배양은 당업계에 알려진 적절한 배지와 배양조건에 따라 이루어질 수 있고 통상의 기술자라면 배지 및 배양 조건을 용이하게 조정하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 배지는 액체 배지일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 배양 방법은 예를 들면, 회분식 배양(batch culture), 연속식 배양(continuous culture), 유가식 배양(fed-batch culture) 또는 이들의 조합 배양을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the culturing may be made according to suitable media and culture conditions known in the art, and those skilled in the art may easily adjust the medium and culture conditions. Specifically, the medium may be a liquid medium, but is not limited thereto. The culture method may include, but is not limited to, batch culture, continuous culture, fed-batch culture, or combination culture thereof.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 배지는 적절한 방식으로 특정 균주의 요건을 충족해야 하며, 통상의 기술자에 의해 적절하게 변형될 수 있다. 코리네박테리아 속 균주에 대한 배양 배지는 공지된 문헌(Manual of Methods for General Bacteriology. American Society for Bacteriology. Washington D.C., USA, 1981)을 참조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. According to one embodiment of the invention, the medium must meet the requirements of the particular strain in a suitable manner and can be appropriately modified by one skilled in the art. Culture media for strains of the genus Corynebacteria can be referred to, but are not limited to, the Manual of Methods for General Bacteriology. American Society for Bacteriology.Washington D.C., USA, 1981.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 배지에 다양한 탄소원, 질소원 및 미량원소 성분을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 탄소원으로는 글루코스, 수크로스, 락토스, 프락토스, 말토스, 전분, 셀룰로스와 같은 당 및 탄수화물, 대두유, 해바라기유, 피마자유, 코코넛유 등과 같은 오일 및 지방, 팔미트산, 스테아린산, 리놀레산과 같은 지방산, 글리세롤, 에탄올과 같은 알코올, 아세트산과 같은 유기산이 포함된다. 이들 물질은 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용될 수 있는 질소원으로는 펩톤, 효모 추출물, 육즙, 맥아 추출물, 옥수수 침지액, 대두밀 및 요소 또는 무기 화합물, 예를 들면 황산 암모늄, 염화암모늄, 인산암모늄, 탄산암모늄 및 질산암모늄이 포함될 수 있다. 질소원 또한 개별적으로 또는 혼합물로서 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 사용될 수 있는 인의 공급원으로는 인산이수소칼륨 또는 인산수소이칼륨 또는 상응하는 나트륨-함유 염이 포함될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 배양 배지는 성장에 필요한 황산마그네슘 또는 황산철과 같은 금속염을 함유할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 그 외에, 아미노산 및 비타민과 같은 필수 성장 물질이 포함될 수 있다. 또한 배양 배지에 적절한 전구체들이 사용될 수 있다. 상기 배지 또는 개별 성분은 배양과정에서 배양액에 적절한 방식에 의해 회분식으로 또는 연속식으로 첨가될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the medium may include various carbon sources, nitrogen sources and trace element components. Carbon sources that may be used include, but are not limited to, sugars and carbohydrates such as glucose, sucrose, lactose, fructose, maltose, starch, cellulose, oils and fats such as soybean oil, sunflower oil, castor oil, coconut oil, palmitic acid, stearic acid, Fatty acids such as linoleic acid, alcohols such as glycerol, ethanol, and organic acids such as acetic acid. These materials may be used individually or as a mixture, but are not limited thereto. Nitrogen sources that may be used may include peptone, yeast extract, gravy, malt extract, corn steep liquor, soybean wheat and urea or inorganic compounds such as ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium carbonate and ammonium nitrate. Nitrogen sources can also be used individually or as a mixture, but are not limited thereto. Sources of phosphorus that may be used may include, but are not limited to, potassium dihydrogen phosphate or dipotassium hydrogen phosphate or the corresponding sodium-containing salts. In addition, the culture medium may contain a metal salt such as magnesium sulfate or iron sulfate required for growth, but is not limited thereto. In addition, essential growth substances such as amino acids and vitamins may be included. Also suitable precursors to the culture medium can be used. The medium or individual components may be added batchwise or continuously in a suitable manner to the culture medium during the culturing process, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 배양 중에 수산화암모늄, 수산화칼륨, 암모니아, 인산 및 황산과 같은 화합물을 미생물 배양액에 적절한 방식으로 첨가하여 배양액의 pH를 조정할 수 있다. 또한, 배양 중에 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 추가적으로, 배양액의 호기 상태를 유지하기 위하여, 배양액 내로 산소 또는 산소-함유 기체 (예, 공기)를 주입할 수 있다. 배양액의 온도는 통상 20℃ 내지 45℃, 예를 들면 25℃ 내지 40℃일 수 있다. 배양기간은 유용물질이 원하는 생산량으로 수득될 때까지 계속될 수 있으며, 예를 들면 10 내지 160 시간일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, during the culture, compounds such as ammonium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, phosphoric acid and sulfuric acid can be added to the microbial culture in a suitable manner to adjust the pH of the culture. In addition, antifoaming agents such as fatty acid polyglycol esters can be used during the culturing to suppress bubble formation. Additionally, in order to maintain the aerobic state of the culture, oxygen or an oxygen-containing gas (eg, air) may be injected into the culture. The temperature of the culture may be usually 20 ℃ to 45 ℃, for example 25 ℃ to 40 ℃. The incubation period can continue until useful material is obtained at the desired yield, for example 10 to 160 hours.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 배양된 변이 균주 및 배양 배지에서 L-글루탐산을 회수하는 단계는 배양방법에 따라 당해 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 배지로부터 생산된 L-글루탐산을 수집 또는 회수할 수 있다. 예를 들면 원심분리, 여과, 추출, 분무, 건조, 증방, 침전, 결정화, 전기영동, 분별용해(예를 들면 암모늄 설페이트 침전), 크로마토그래피(예를 들면 이온 교환, 친화성, 소수성 및 크기배제) 등의 방법을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.According to one embodiment of the invention, the step of recovering L-glutamic acid in the cultured mutant strain and culture medium is collected or L-glutamic acid produced from the medium using a suitable method known in the art depending on the culture method It can be recovered. For example centrifugation, filtration, extraction, spraying, drying, steaming, precipitation, crystallization, electrophoresis, fractional dissolution (e.g. ammonium sulfate precipitation), chromatography (e.g. ion exchange, affinity, hydrophobicity and size exclusion) ) May be used, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 글루탐산을 회수하는 단계는 배양물을 저속 원심분리하여 바이오매스를 제거하고 얻어진 상등액을 이온교환 크로마토그래피를 통하여 분리할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of recovering glutamic acid may be carried out by centrifugation of the culture at low speed to remove the biomass and the obtained supernatant may be separated by ion exchange chromatography.

본 발명의 일 구체예에 따르면, 상기 L-글루탐산을 회수하는 단계는 L-글루탐산을 정제하는 공정을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the step of recovering the L- glutamic acid may comprise the process of purifying L- glutamic acid.

본 발명의 일 구체예에 따른 변이 균주는 시트라말레이트 신타아제의 활성이 약화 또는 불활성화되어 부산물인 시트라말레이트의 생산량이 감소되고, L-글루탐산의 생산능이 우수하고, 추가적으로 YggB 단백질을 변이시킨 균주는 글루탐산의 배출을 강화시켜 L-글루탐산의 생산 수율이 향상되므로, 상기 변이 균주를 이용하면 보다 효과적으로 L-글루탐산을 제조할 수 있다.Mutant strain according to an embodiment of the present invention is a weakened or inactivated activity of citramalate synthase to reduce the production of by-product citramalate, excellent production capacity of L- glutamic acid, additionally mutated YggB protein Since the strain enhances the production of glutamic acid to improve the yield of L-glutamic acid, it is possible to produce L-glutamic acid more effectively by using the mutant strain.

도 1은 시트라말레이트의 합성 경로를 나타낸다.
도 2는 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP 균주에서 leuA 유전자를 파쇄하기 위해 제조한 pKLA 벡터를 나타낸다.
도 3은 leuA 유전자가 결실된 부분에서 프라이머(primer) 1, 4의 위치를 나타낸다.
도 4a는 YggB 단백질의 구조를 나타낸다.
도 4b는 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 93번째 류신을 알라닌으로 치환한 YggB 단백질의 포어(pore) 구조를 나타낸다.
도 4c는 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 109번째 류신을 알라닌으로 치환한 YggB 단백질의 포어(pore) 구조를 나타낸다.
도 5는 I10 균주에서 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 93번째 아미노산을 다른 아미노산으로 치환시키기 위해 제조한 pKY93 벡터를 나타낸다.
1 shows the synthetic route of citramalate.
Figure 2 shows a pKLA vector prepared for disrupting the leuA gene in Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP strain.
Figure 3 shows the positions of the primers (primers 1, 4) in the deletion region of the leuA gene.
4A shows the structure of the YggB protein.
4B shows the pore structure of the YggB protein in which the 93rd leucine is substituted with alanine in the amino acid sequence of the YggB protein.
4C shows the pore structure of the YggB protein in which the 109th leucine is substituted with alanine in the amino acid sequence of the YggB protein.
Figure 5 shows the pKY93 vector prepared to replace the 93rd amino acid in the amino acid sequence of the YggB protein with another amino acid in the I10 strain.

이하 하나 이상의 구체예를 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 하나 이상의 구체예를 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, one or more embodiments will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are provided to illustrate one or more embodiments by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 균주 발효 종료액의 세포 내 대사체 분석Example 1 Intracellular Metabolite Analysis of Strain Fermentation Termination

코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP 균주는 I6 균주에 화학적으로 DNA 변이를 일으키는 니트로소구아니딘(nitrosoguanidine, NTG)을 처리하여 얻어진 변이 균주로서, 당밀 내성을 가짐으로써 원료가가 저렴한 당밀을 주된 탄소원으로 사용하여 높은 수율로 L-글루탐산을 생산할 수 있다(대한민국 공개특허 제10-2011-0034718호). Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP strain is a mutant strain obtained by treating nitrosoguanidine (NTG) which chemically causes DNA mutation in I6 strain, and has low molasses resistance as the main carbon source by having molasses resistance. Can be used to produce L-glutamic acid in high yield (Korean Patent Publication No. 10-2011-0034718).

글루탐산 생산능을 갖는 코리네박테리움 글루타미쿰 I6(이하, I6) 및 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP(이하, KCTC 11558BP)의 세포 내부의 대사체 물질 및 L-글루탐산 양을 분석하였다.The amount of L-glutamic acid and metabolite material inside cells of Corynebacterium glutamicum I6 (hereinafter referred to as I6) and Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP (hereinafter referred to as KCTC 11558BP) having glutamic acid production capacity were analyzed.

KCTC 11558BP 및 I6를 각각 CM 액상 배지(glucose 1%, polypeptone 1%, yeast extract 0.5%, beef extract 0.5%, NaCl 0.25%, urea 0.2%, 50% NaOH 100 l, pH 6.8, 1L 기준) 25㎖에 접종한 후 30℃에서 200rpm으로 진탕 배양하였다. 배양 도중 세포 성장이 지수증식기(exponential phase)에 도달하면 급속 진공 여과(rapid vacuum filtration, Durapore HV, 0.45 m; Millipore, Billerica, MA)를 통해 배양액으로부터 세포를 분리하였다. 세포가 흡착된 필터를 10㎖의 냉각수로 2회 세척한 후, 5M 모르폴린 에탄설폰산(morpholine ethanesulfonic acid) 및 5M 메티오닌 설폰(methionine sulfone)을 함유한 메탄올에 10분간 담가두어 반응을 정지시켰다. 이로부터 얻은 추출액에 동량의 클로로포름과 0.4배 부피의 물을 혼합한 후, 수층(aqueous phase)만을 스핀 칼럼(spin column)에 적용하여 단백질 오염물을 제거하였다. 여과된 추출액을 모세관 전기영동 질량분석기(capillary electrophoresis mass spectrometry)를 사용하여 상대적인 시트라말레이트 양을 분석하고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 25 ml of KCTC 11558BP and I6 in CM liquid medium (glucose 1%, polypeptone 1%, yeast extract 0.5%, beef extract 0.5%, NaCl 0.25%, urea 0.2%, 50% NaOH 100 l, pH 6.8, 1L) After inoculation to the shaking culture at 200 ℃ 200 ℃. When cell growth reached the exponential phase during the culture, cells were separated from the culture via rapid vacuum filtration (Durapore HV, 0.45 m; Millipore, Billerica, Mass.). After the cell-adsorbed filter was washed twice with 10 ml of cooling water, the reaction was stopped by soaking for 10 minutes in methanol containing 5M morpholine ethanesulfonic acid and 5M methionine sulfone. After the same amount of chloroform and 0.4 times the volume of water was mixed with the extract obtained from this, only an aqueous phase was applied to a spin column to remove protein contaminants. The filtered extract was analyzed for relative citramalate amounts using capillary electrophoresis mass spectrometry, and the results are shown in Table 1 below.

또한, C18 컬럼(Apollo C18, 5㎛, 150mm Х 4.6mm)을 이용한 고성능액체크로마토그래피(HPLC; Agilent, 미국)를 수행하여, L-글루탐산 생산량을 분석하였다. 그 결과는 하기 표 1에 기재하였다. KH2PO4 8.85g/L, 수산화 테트라부틸 암모늄 용액(Tetrabutyl ammonium hydroxide solution) 1.652g/L, 아세토나이트릴 10㎖/L, 아지드화 나트륨(sodium azide) 12.5mg/L의 조성을 갖고 pH 3.15(인산으로 조정)인 분석버퍼를 0.45㎛ membrane-filter(HA)로 필터레이션하여 사용하였다.In addition, high performance liquid chromatography (HPLC; Agilent, USA) using a C18 column (Apollo C18, 5 μm, 150 mm 4.6 mm) was performed to analyze L-glutamic acid production. The results are shown in Table 1 below. KH 2 PO 4 8.85g / L, Tetrabutyl ammonium hydroxide solution 1.652g / L, Acetonitrile 10ml / L, Sodium azide 12.5mg / L and pH 3.15 An analytical buffer (adjusted with phosphoric acid) was used by filtering with 0.45 mu m membrane-filter (HA).

표 1에 나타난 바와 같이, KCTC 11558BP가 생산하는 시트라말레이트(citramalate)가 대조군인 I6에 비해 약 3배 증가한 것을 확인하였다.As shown in Table 1, it was confirmed that the citramalate produced by KCTC 11558BP increased about three times compared to the control group I6.

I6 (대조군)I6 (control) KCTC 11558BPKCTC 11558BP L-글루탐산 생산량(g/L)L-Glutamic Acid Production (g / L) 3434 37.537.5 시트라말레이트(상대량)Citramalate (relative amount) 130.2130.2 330.1330.1

실시예 2. Example 2. leuA leuA 유전자가 결실된 코리네박테리움 글루타미쿰 변이 균주의 제조Preparation of Corynebacterium glutamicum Mutant Strains Deleting Genes

도 1은 시트라말레이트의 합성 경로를 나타낸다. 시트라말레이트는 대장균에서 cimA(citramalate synthase) 유전자에 의해서 생성되나 코리네박테리움 글루타미쿰에서는 cimA 유전자는 존재하지 않는다. 하지만 코리네박테리움 글루타미쿰에서 cimA 유전자와 상동성이 높은 leuA 유전자가 시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase)의 역할을 한다고 알려져 있으므로 leuA(2-isopropylmalate synthase)를 파쇄하여 부산물인 시트라말레이트를 감소시키고 L-글루탐산을 제조하는데 사용되는 기질인 아세틸-CoA를 절약하여 L-글루탐산의 생산성을 더욱 높이고자 하였다. 서열번호 14는 leuA 유전자의 뉴클레오티드 서열을 나타낸다. 1 shows the synthetic route of citramalate. Citramalate is produced by the cimA (citramalate synthase) gene in Escherichia coli, but the cimA gene is absent in Corynebacterium glutamicum. However, the Corynebacterium glutamicum cimA gene and the sheet ramal high homology leuA gene rate synthase so known to act as a (citramalate synthase) leuA (2- isopropylmalate synthase) shredding the by-product of sheet ramal rate in In order to further increase the productivity of L-glutamic acid by reducing and saving acetyl-CoA, a substrate used to prepare L-glutamic acid. SEQ ID NO: 14 shows the nucleotide sequence of the leuA gene.

실시예 2-1. Example 2-1. leuAleuA 유전자 파쇄 벡터의 제조 Preparation of Gene Disruption Vectors

코리네박테리움 글루타미쿰에서 leuA 유전자(NCgl0245) 파쇄를 위해 L-글루탐산 생산능을 갖는 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP를 이용하였다.Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP with L-glutamic acid production was used for leuA gene (NCgl0245) disruption in Corynebacterium glutamicum.

코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP 균주의 염색체 DNA를 분리하여 이를 주형으로 하기 프라이머(primer) 1, 2 세트와 프라이머(primer) 3, 4 세트를 각각 이용하여, 95℃에서 30초, 57℃에서 30초, 72℃에서 60초의 조건으로 30 사이클을 반복하여 PCR을 수행하고, 얻어진 PCR 산물(도 2에서 H1 및 H2)을 정제하였다.  Chromosomal DNA of Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP strain was isolated and used as a template using primers 1 and 2 and primers 3 and 4, respectively, at 95 ° C. for 30 seconds at 57 ° C. PCR was performed by repeating 30 cycles under conditions of 30 seconds at 72 ° C. and 60 seconds at 72 ° C., and the obtained PCR products (H1 and H2 in FIG. 2) were purified.

정제한 PCR 산물은 다시 크로스오버 PCR(crossover polymerase chain reaction)을 위한 주형으로 사용되어 프라이머 1, 4 세트로 다시 한번 증폭하였다. The purified PCR product was again used as a template for crossover polymerase chain reaction (PCR) and amplified once again with primer sets 1 and 4.

leuA 유전자를 결손시키기 위한 1600bp의 크로스오버 PCR 산물은 정제 후XbaI 및 SalI 제한효소(Takara, 일본)로 절단한 뒤 동일한 제한효소로 절단한 pK19mobSacB 벡터(Gene, 145: 69-73, 1994)로 클로닝하여 leuA 유전자 파쇄용 벡터를 제조하였고, 이를 pKLA로 명명하였다. 도 2는 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP 균주에서 leuA 유전자를 파쇄하기 위해 제조한 pKLA 벡터를 나타낸다. The 1600 bp crossover PCR product for the deletion of the leuA gene was purified and digested with Xba I and Sal I restriction enzymes (Takara, Japan) and then with the same restriction enzyme pK19mobSacB vector (Gene, 145: 69-73, 1994). Was cloned to prepare a vector for leuA gene disruption, which was named pKLA. Figure 2 shows a pKLA vector prepared for disrupting the leuA gene in Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP strain.

프라이머 이름Primer name 서열(5'-3')Sequence (5'-3 ') 서열번호SEQ ID NO: primer 1primer 1 5'-TCTAGACCCTTCCCGGAAACCCCCAC-3'5'-TCTAGACCCTTCCCGGAAACCCCCAC-3 ' 서열번호 1SEQ ID NO: 1 primer 2primer 2 5'-GGGGTTTCGATCTTGGCAGG-3'5'-GGGGTTTCGATCTTGGCAGG-3 ' 서열번호 2SEQ ID NO: 2 primer 3primer 3 5'-ACCGCGCGCTGGACGTCAAC-3'5'-ACCGCGCGCTGGACGTCAAC-3 ' 서열번호 3SEQ ID NO: 3 primer 4primer 4 5'-GTCGACTGGCCGAAACGCTTAGCGCT-3'5'-GTCGACTGGCCGAAACGCTTAGCGCT-3 ' 서열번호 4SEQ ID NO: 4

실시예 2-2. 코리네박테리움 글루타미쿰 균주의 형질전환 및 Example 2-2. Transformation of Corynebacterium glutamicum strains and leuAleuA 결손 변이 균주 제조 Deletion Mutant Strain Preparation

van der Rest의 방법(Appl. Microbiol. Biotechnol., 52, 541-545, 1999)을 사용하여 일렉트로컴피턴트 셀 제조법을 통하여 형질전환이 가능하게 만든 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP 균주(이하, KCTC 11558BP)에 실시예 2-1에서 제조된 벡터 pKLA를 전기충격을 통하여 도입시켰다. Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP strain made available for transformation through electrocompetent cell preparation using the method of van der Rest (Appl. Microbiol. Biotechnol., 52, 541-545, 1999) KCTC 11558BP) was introduced into the vector pKLA prepared in Example 2-1 via electric shock.

구체적으로, 2% 포도당이 첨가된 2YT 배지(트립톤 16g/ℓ, 효모추출물 10g/ℓ, 염화나트륨 5g/ℓ) 100㎖에서 KCTC 11558BP 균주를 1차 배양하고, 포도당을 제외한 동일 배지에 1mg/㎖ 농도의 이소니코틴산 히드라진(isonicotinic acid hydrazine) 및 2.5% 글라이신(glycine)을 첨가하였다. 그 다음, OD610값이 0.3이 되게 종배양액을 접종한 후, 18℃, 180rpm으로 12 내지 16시간 배양하여 OD610값이 1.2 내지 1.4가 되도록 하였다. 얼음에서 30분간 방치 한 후, 4℃, 4000rpm으로 15분간 원심분리하였다. 그 후 상등액을 버리고 침전된 KCTC 11558BP 균주를 10% 글리세롤 용액으로 4회 세척하고, 최종적으로 10% 글리세롤 용액 0.5㎖에 재현탁하였다. 전기천공법(Electroporation)은 바이오-라드(Bio-Rad) 일렉트로포레이터(electroporator)를 사용하여 수행하였다. 일렉트로포레이션 큐벳(0.2 mm)에 상기 방법으로 제조한 컴피턴트 셀(competent cell)을 넣고 실시예 2-1에서 제조한 pKLA 벡터를 첨가한 후, 2.5kV, 200Ω 및 12.5㎌의 조건으로 전기충격을 가하였다. 전기충격이 끝난 즉시 재생(Regeneration) 배지(Brain Heart infusion 18.5 g/ℓ, 소비톨 0.5 M) 1㎖을 첨가하고 46℃에서 6분간 열처리하였다. 그 후 실온에서 식힌 뒤 15㎖ 캡 튜브로 옮겨 30℃에서 2시간 배양하고 선별 배지(트립톤 5 g/ℓ, NaCl 5 g/ℓ, 효모추출물 2.5g/ℓ, Brain Heart infusion powder 18.5g/ℓ, 아가 15g/ℓ, 소비톨 91g/ℓ, 카나마이신(kanamycine) 20㎍/ℓ)에 도말 하였다. 30℃에서 72시간 배양하여 생성된 콜로니는 BHI 배지에서 정지기까지 배양하여 2차 재조합을 유도했으며 10-5 내지 10-7까지 희석하여 항생제가 없는 평판(10% sucrose 함유)에 도말하여 카나마이신 내성이 없고 10% 수크로오스가 포함된 배지에서 성장하는 균주를 선별하였다. 선별된 균주는 상기 표 2에 기재된 프라이머 1, 4 세트를 사용하여 leuA 유전자가 결실된 코리네박테리움 글루타미쿰 균주를 확인하였으며, leuA 유전자가 결실된 결손주를 "I10"으로 명명하였다. 도 3은 leuA 유전자가 결실된 부분에서 프라이머 1, 4의 위치를 나타낸다.Specifically, KCTC 11558BP strain was first cultured in 100 ml of 2YT medium (tryptone 16 g / l, yeast extract 10 g / l, sodium chloride 5 g / l) to which 2% glucose was added, and 1 mg / ml in the same medium except glucose. Concentrations of isonicicotinic acid hydrazine and 2.5% glycine were added. Then, after inoculating the seed culture solution so that the OD 610 value is 0.3, the OD 610 value was 1.2 to 1.4 by incubating at 18 ° C and 180 rpm for 12 to 16 hours. After standing in ice for 30 minutes, centrifuged at 4 ℃, 4000rpm for 15 minutes. The supernatant was then discarded and the precipitated KCTC 11558BP strain was washed four times with 10% glycerol solution and finally resuspended in 0.5 ml of 10% glycerol solution. Electroporation was performed using a Bio-Rad electroporator. After inserting the competent cell prepared by the above method into the electroporation cuvette (0.2 mm) and adding the pKLA vector prepared in Example 2-1, the electric shock under the conditions of 2.5 kV, 200 Ω and 12.5 ㎌ Was added. Immediately after the electric shock, 1 ml of Regeneration medium (Brain Heart infusion 18.5 g / l, Sorbitol 0.5 M) was added and heat-treated at 46 ° C. for 6 minutes. After cooling at room temperature, transfer to a 15 ml cap tube and incubate at 30 ° C. for 2 hours, followed by selection medium (tryptone 5 g / l, NaCl 5 g / l, yeast extract 2.5g / l, Brain Heart infusion powder 18.5 g / l). , 15 g / l of agar, 91 g / l of sorbitol, and 20 µg / l of kanamycine. Colonies generated by incubating at 30 ° C. for 72 hours were incubated in BHI medium until stationary phase to induce secondary recombination, diluted to 10 -5 to 10 -7 and plated on antibiotic-free plates (containing 10% sucrose) to kanamycin resistance. Strains were grown in medium without 10% sucrose. The selected strains were identified as Corynebacterium glutamicum strains in which the leuA gene was deleted using the primers 1 and 4 described in Table 2 above, and the deletion strains in which the leuA gene was deleted were designated as "I10." Figure 3 shows the positions of the primers 1, 4 in the deletion of the leuA gene.

실시예 2-3. Example 2-3. leuA leuA 결손주(I10)의 영양 요구성 확인 Determination of Nutritional Needs of Deficient Strains

상기 실시예 2-2에서 제조된 leuA 결손주(이하, I10)는 leuA 유전자가 결손되어 있으므로 류신 영양요구성 균주가 되며 이를 확인하기 위하여 하기 표 3의 조성으로 제조한 최소배지 및 류신 첨가배지에 도말하여 30℃에서 24시간 동안 배양하여 생육 정도를 측정하여 그 결과를 표 4에 기재하였다. The leuA deficient strain (hereinafter, referred to as I10) prepared in Example 2-2 is a leucine nutritional strain because the leuA gene is deleted, and to confirm this, the leuA deficient strain was prepared in the minimum medium and leucine-added medium prepared in the composition of Table 3 below. Smear and incubate at 30 ℃ for 24 hours to measure the growth degree is shown in Table 4 the results.

최소배지 조성표Minimum medium composition table 포도당glucose 20g/L20 g / L MgSO4. 7H2OMgSO 4 . 7H 2 O 0.5g/L0.5g / L FeSO4. 7H2OFeSO 4 . 7H 2 O 20mg/L20mg / L MnSO4. 5H2OMnSO 4 . 5H 2 O 20mg/L20mg / L ureaurea 2.5g/L2.5g / L (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 5g/L5g / L KH2PO4 KH 2 PO 4 1.5g/L1.5g / L K2HPO4 K 2 HPO 4 1.5g/L1.5g / L 티아민-HClThiamine-HCl 200㎍/L200 µg / L 바이오틴Biotin 200㎍/L200 µg / L 니코틴산Nicotinic acid 200㎍/L200 µg / L 비타민B2Vitamin B2 200㎍/L200 µg / L 시아노코발아민(cyanocobalamine) Cyanocobalamine 100㎍/L100 µg / L

표 4에 나타난 바와 같이 류신을 첨가하지 않은 최소배지에서 모균주인 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP 균주에 비해 I10 균주의 생육이 급격히 저하되었고 류신을 첨가함으로써 생육이 회복되었다. 따라서 I10 균주에서 leuA 유전자 결손을 확인 하였다.As shown in Table 4, the growth of the I10 strain was drastically reduced compared to the parent strain Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP strain in the minimal medium without leucine and the growth was recovered by the addition of leucine. Therefore, the leuA gene defect was identified in the I10 strain.

KCTC 11558BPKCTC 11558BP I10I10 최소배지Minimum badge ++++++++ ++ 최소배지 + 50ppm 류신Minimum medium + 50 ppm leucine ++++++++ ++++++++

실시예 3. Example 3. leuAleuA 유전자가 결실된 코리네박테리움 글루타미쿰 균주(I10)의 L-글루탐산 및 시트라말레이트 생산량 확인 Confirmation of L-glutamic acid and citramalate production of Corynebacterium glutamicum strain (I10)

하기 표 5에 기재된 함량으로 제조된 활성 평판 배지를 이용하여 leuA 결손주(이하, I10) 및 코리네박테리움 글루타미쿰 KCTC 11558BP(이하, KCTC 11558BP)를 30℃에서 24시간 배양하였다. 그 후 하기 표 6에 기재된 함량으로 제조된 L-글루탐산 플라스크 배지 10㎖을 100㎖ 플라스크에 넣어 상기에서 배양한 균을 루프로 접종하여 30℃, 200rpm, 48시간 배양하였다. 배양 종료액은 L-글루탐산 생산량과 세포 내 대사체 분석을 수행하는데 사용되었다. L-글루탐산 생산량과 상대적인 시트라말레이트 양은 실시예 1에 기재된 방법과 동일하게 수행되었다. The leuA deficient strain (hereinafter referred to as I10) and Corynebacterium glutamicum KCTC 11558BP (hereinafter referred to as KCTC 11558BP) were incubated at 30 ° C. for 24 hours using an active plate medium prepared at the content shown in Table 5 below. Thereafter, 10 ml of the L-glutamic acid flask medium prepared in the content shown in Table 6 was put in a 100 ml flask, and the incubated bacteria were inoculated in a loop and incubated at 30 ° C., 200 rpm, for 48 hours. Culture termination was used to perform L-glutamic acid production and intracellular metabolite analysis. L-glutamic acid production and relative citramalate amounts were performed in the same manner as described in Example 1.

표 7은 I10 및 KCTC 11558BP에서의 L-글루탐산 생산량 및 상대적인 시트라말레이트 양을 나타낸다. 표 7에 나타난 바와 같이, I10 균주에서 L-글루탐산의 생산량은 증가하고 시트라말레이트는 현저히 감소한 것을 확인할 수 있었다.Table 7 shows L-glutamic acid production and relative citramalate amounts in I10 and KCTC 11558BP. As shown in Table 7, it was confirmed that the production of L- glutamic acid in the I10 strain increased and citramalate significantly decreased.

활성 평판배지 조성표Active Plate Badge 포도당glucose 5g/L5g / L 효모추출물Yeast extract 10g/L10 g / L ureaurea 3g/L3g / L KH2PO4 KH 2 PO 4 1g/L1 g / L 바이오틴Biotin 2㎍/L2 µg / L 대두가수분해물Soybean Hydrolyzate 0.1% v/v0.1% v / v 류신Leucine 50㎎/L50 mg / L 아가(agar)Agar 20g/L20 g / L pH 7.5pH 7.5

L-글루탐산 플라스크 배지 조성표L-glutamic acid flask medium composition table 포도당glucose 70g/L70 g / L MgSO4. 7H2OMgSO 4 . 7H 2 O 0.4g/L0.4g / L ureaurea 2g/L2 g / L KH2PO4 KH 2 PO 4 1g/L1 g / L 대두가수분해물Soybean Hydrolyzate 1.5% v/v1.5% v / v (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 5g/L5g / L FeSO4. 7H2OFeSO 4 . 7H 2 O 10㎎/L10mg / L MnSO4. 5H2OMnSO 4 . 5H 2 O 10㎎/L10mg / L 티아민-HClThiamine-HCl 200㎍/L200 µg / L 바이오틴Biotin 2㎍/L2 µg / L 탄산칼슘Calcium carbonate 50g/L50 g / L pH 7.6pH 7.6

KCTC 11558BPKCTC 11558BP I10I10 L-글루탐산 생산량 (g/L)L-Glutamic Acid Production (g / L) 37.537.5 39.739.7 시트라말레이트(상대량)Citramalate (relative amount) 320.4320.4 8.58.5

실시예 4. YggB 변이 균주의 제조Example 4. Preparation of YggB Mutant Strains

leuA 결손주(I10)의 대사체 분석 결과 세포내부에 많은 L-글루탐산이 쌓여있는 것으로 확인되어 L-글루탐산의 배출을 강화시키고자 하였다. As a result of metabolite analysis of leuA- deficient strain (I10), it was confirmed that many L-glutamic acid was accumulated in the cells, thereby enhancing the release of L-glutamic acid.

YggB는 기계적 감각통로의 동족체(mechanosensitive channel homolog)로써 코리네박테리움 글루타미쿰에서 L-글루탐산 배출에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 서열번호 15는 YggB 단백질의 아미노산 서열을 나타낸다. 도 4a는 YggB 단백질의 구조를 나타낸다. YggB의 단백질 구조를 분석하여 배출을 강화할 수 있는 변이를 탐색하였다. YggB is a mechanosensitive channel homolog known to play an important role in the release of L-glutamic acid from Corynebacterium glutamicum. SEQ ID NO: 15 shows amino acid sequence of YggB protein. 4A shows the structure of the YggB protein. The protein structure of YggB was analyzed to explore variations that could enhance emissions.

도 4b는 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 93번째 류신을 알라닌으로 치환한 YggB 단백질의 포어(pore) 구조를 나타내고, 도 4c는 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 109번째 류신을 알라닌으로 치환한 YggB 단백질의 포어(pore) 구조를 나타낸다.4B shows the pore structure of the YggB protein in which the 93rd leucine is substituted with alanine in the amino acid sequence of the YggB protein, and FIG. 4C shows the pore of the YggB protein in which the 109th leucine is substituted with alanine in the amino acid sequence of the YggB protein. pore) structure.

실시예 4-1. YggB 단백질의 아미노산 서열에서 93번째 아미노산을 치환시킨 균주의 제작Example 4-1. Preparation of a Strain Substituting the 93rd Amino Acid in the Amino Acid Sequence of the YggB Protein

도 4b에 나타난 바와 같이, L-글루탐산 이동통로를 확장하기 위하여 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 93번째 류신을 알라닌으로 치환시 포어 내부의 좁은 부분에 관여하는 메틸그룹이 제거되어 포어의 직경이 증가 할 것으로 추정하여 변이 균주를 제작하였다.As shown in FIG. 4B, when the 93rd leucine is replaced with alanine in the amino acid sequence of the YggB protein in order to expand the L-glutamic acid migration pathway, the methyl group involved in the narrow part of the pore is removed to increase the pore diameter. Mutant strains were prepared by estimation.

실시예 2-2에서 제작한 I10 균주의 염색체 DNA를 분리하여 이를 주형으로 하여 프라이머(primer) 5,6 세트 및 프라이머(primer) 7,8 세트를 각각 이용하여 95℃에서 30초, 57℃에서 30초, 72℃에서 60초의 조건으로 30 사이클을 반복하여 PCR을 수행하고, 얻어진 PCR 산물을 정제하였다. 정제된 PCR 산물은 주형으로 사용하고 프라이머 5,8을 이용하여 크로스오버 PCR로 증폭하였다. 증폭된 산물은 염기서열 분석을 통해 변이를 확인한 후 XbaI, SalI 제한효소(Takara, 일본)를 이용하여 절단하였다. pK19mobSacB 벡터를 동일한 제한효소로 절단하고 상기 증폭된 크로스오버 PCR 산물과 라이게이션하여 벡터를 제작하였고, 이를 pKY93로 명명하였다. 사용한 프라이머 서열은 표 8에 기재하였다. 도 5는 I10 균주에서 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 93번째 아미노산을 치환시키기 위한 pKY93 벡터를 나타낸다.Chromosomal DNA of the I10 strain prepared in Example 2-2 was isolated and used as a template, using primers 5,6 sets and primers 7,8 sets, respectively, at 95 ° C. for 30 seconds and 57 ° C. PCR was carried out by repeating 30 cycles under conditions of 30 seconds and 72 ° C. for 60 seconds, and the obtained PCR product was purified. The purified PCR product was used as a template and amplified by crossover PCR using primers 5,8. The amplified product was digested by sequencing and digested with Xba I and Sal I restriction enzymes (Takara, Japan). The pK19mobSacB vector was digested with the same restriction enzyme and ligated with the amplified crossover PCR product to construct a vector, which was named pKY93. Primer sequences used are listed in Table 8. Figure 5 shows the pKY93 vector for substitution of the 93rd amino acid in the amino acid sequence of the YggB protein in the I10 strain.

프라이머primer 서열(5'-3')Sequence (5'-3 ') 서열번호 SEQ ID NO: primer 5primer 5 5'-TCTAGATTGAGAAGCTGCCACATTCAC-3'5'-TCTAGATTGAGAAGCTGCCACATTCAC-3 ' 서열번호 5SEQ ID NO: 5 primer 6primer 6 5'-GCAGCGCCCGCGGCAGAGAAACCAAAAGCC-3'5'-GCAGCGCCCGCGGCAGAGAAACCAAAAGCC-3 ' 서열번호 6SEQ ID NO: 6 primer 7primer 7 5'-CTCTGCCGCGGGCGCTGCGATTCCGGCAAC-3'5'-CTCTGCCGCGGGCGCTGCGATTCCGGCAAC-3 ' 서열번호 7SEQ ID NO: 7 primer 8primer 8 5'-GTCGACGATCTGGTTTTGCTGTTTCTTCCGG-3'5'-GTCGACGATCTGGTTTTGCTGTTTCTTCCGG-3 ' 서열번호 8SEQ ID NO: 8 primer 9primer 9 5'-GACTGCGCACCAGCACCAATGGCAGCTGAC-3'5'-GACTGCGCACCAGCACCAATGGCAGCTGAC-3 ' 서열번호 9SEQ ID NO: 9 primer 10primer 10 5'-GGTGCTGGTGCGCAGTCGATTGTTGCGGAC-3'5'-GGTGCTGGTGCGCAGTCGATTGTTGCGGAC-3 ' 서열번호 10SEQ ID NO: 10 primer 11primer 11 5'-TCTAGAGGAATCAGGATTCTCACAAAGTTCAGGC-3'5'-TCTAGAGGAATCAGGATTCTCACAAAGTTCAGGC-3 ' 서열번호 11SEQ ID NO: 11 primer 12primer 12 5'-CGGAATCGCAGTGCCCGCGAGAGAGAAACC-3'5'-CGGAATCGCAGTGCCCGCGAGAGAGAAACC-3 ' 서열번호 12SEQ ID NO: 12 primer 13primer 13 5'-CGCGGGCACTGCGATTCCGGCAACCATTGC-3'5'-CGCGGGCACTGCGATTCCGGCAACCATTGC-3 ' 서열번호 13SEQ ID NO: 13

상기 실시예 2-2와 동일한 방법으로 I10 균주에 상기 pKY93 벡터를 도입하여 형질전환된 균주를 선별하여 이를 I10-93으로 명명하였다. I10-93 변이 균주는 YggB 단백질의 93번째 아미노산인 류신이 알라닌으로 치환되어 있다.In the same manner as in Example 2-2, the strain transformed by introducing the pKY93 vector into the I10 strain was selected and named as I10-93. In the I10-93 variant, leucine, the 93rd amino acid of the YggB protein, was substituted with alanine.

실시예 4-2. YggB 단백질의 아미노산 서열에서 109번째 아미노산을 치환시킨 균주의 제작Example 4-2. Construction of a Strain Substituted with the 109th Amino Acid in the Amino Acid Sequence of the YggB Protein

도 4c에 나타난 바와 같이, L-글루탐산 이동통로를 확장하기 위하여 YggB 단백질의 아미노산 서열에서 109번째 류신을 알라닌으로 치환시 포어 내부의 좁은 부분에 관여하는 메틸그룹이 제거되어 포어의 직경이 증가 할 것으로 추정하여 변이 균주를 제작하였다.As shown in FIG. 4C, when the 109th leucine is replaced with alanine in the amino acid sequence of the YggB protein to expand the L-glutamic acid migration pathway, the methyl group involved in the narrow portion of the pore is removed, thereby increasing the pore diameter. Mutant strains were prepared by estimation.

실시예 2-2에서 제작한 I10 균주의 염색체 DNA를 분리하여 이를 주형으로 하여 프라이머(primer) 5, 9 세트 및 프라이머(primer) 10, 8 세트를 각각 이용하여 95℃에서 30초, 57℃에서 30초, 72℃에서 60초의 조건으로 30 사이클을 반복하여 PCR을 수행하고, 얻어진 PCR 산물을 정제하였다. 정제된 PCR 산물은 주형으로 사용하고 프라이머 5, 8을 이용하여 크로스오버 PCR로 증폭하였다. 증폭된 산물은 염기서열 분석을 통해 변이를 확인한 후 XbaI, SalI 제한효소(Takara, 일본)를 이용하여 절단하였다. pK19mobSacB 벡터를 동일한 제한효소로 절단하고, 상기 증폭된 크로스오버 PCR 산물과 라이게이션하여 벡터를 제작하였고, 이를 pKY109로 명명하였다. 사용한 프라이머 서열은 표 8에 기재하였다.Chromosomal DNA of I10 strain prepared in Example 2-2 was isolated and used as a template, using primers 5, 9 sets and primers 10, 8 sets, respectively, at 95 ° C. for 30 seconds, at 57 ° C. PCR was carried out by repeating 30 cycles under conditions of 30 seconds and 72 ° C. for 60 seconds, and the obtained PCR product was purified. The purified PCR product was used as a template and amplified by crossover PCR using primers 5 and 8. The amplified product was digested by sequencing and digested with Xba I and Sal I restriction enzymes (Takara, Japan). The pK19mobSacB vector was digested with the same restriction enzyme and ligated with the amplified crossover PCR product to construct a vector, which was named pKY109. Primer sequences used are listed in Table 8.

상기 실시예 2-2와 동일한 방법으로 I10 균주에 상기 pKY109 벡터를 도입하여 형질전환된 균주를 선별하여 이를 I10-109으로 명명하였다. I10-109 변이 균주는 YggB 단백질의 109번째 아미노산인 류신이 알라닌으로 치환되어 있다.In the same manner as in Example 2-2, the strain transformed by introducing the pKY109 vector into the I10 strain was selected and named as I10-109. In the I10-109 variant strain, leucine, the 109th amino acid of the YggB protein, was substituted with alanine.

실시예 5. 변이 균주의 L-글루탐산 생산성 확인Example 5 L-Glutamic Acid Productivity of Mutant Strains

실시예 1 및 실시예 3과 동일한 방법으로 플라스크 규모에서 I10, I10-93 및 I10-109 균주가 L-글루탐산을 생산한 양 및 소요되는 시간을 측정하여 그 결과를 표 9에 기재하였다.In the same manner as in Example 1 and Example 3, the amount and time required for the production of L-glutamic acid by the strains I10, I10-93 and I10-109 at the flask scale were measured and the results are shown in Table 9.

I10I10 I10-93I10-93 I10-109I10-109 L-글루탐산 생산량(g/L)L-Glutamic Acid Production (g / L) 3939 42.542.5 45.245.2 시간(hr)Hours (hr) 4848 4848 4444

표 9에 기재된 바와 같이, YggB 단백질의 포어(pore) 확장을 유도한 I10-93 및 I10-109 변이 균주에서 I10 균주보다 L-글루탐산 생산량이 증가하였다. 특히, I10-109 균주의 경우 I10 보다 L-글루탐산 생산량이 현저히 증가하였고 발효시간도 48시간에서 44시간으로 단축되어, 효율적으로 L-글루탐산을 생산할 수 있다.As shown in Table 9, L-glutamic acid production was higher than that of the I10 strain in the I10-93 and I10-109 variant strains that induced pore expansion of the YggB protein. In particular, in the case of I10-109 strain L- glutamic acid production significantly increased than I10 and the fermentation time is also shortened from 48 hours to 44 hours, it is possible to efficiently produce L- glutamic acid.

<110> DAESANG CORPORATION <120> Mutant strain with enhanced L-glutamic acid productivity and method for preparing L-glutamic acid using the same <130> PN180417 <160> 15 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 1 <400> 1 tctagaccct tcccggaaac ccccac 26 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 2 <400> 2 ggggtttcga tcttggcagg 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 3 <400> 3 accgcgcgct ggacgtcaac 20 <210> 4 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 4 <400> 4 gtcgactggc cgaaacgctt agcgct 26 <210> 5 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 5 <400> 5 tctagattga gaagctgcca cattcac 27 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 6 <400> 6 gcagcgcccg cggcagagaa accaaaagcc 30 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 7 <400> 7 ctctgccgcg ggcgctgcga ttccggcaac 30 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 8 <400> 8 gtcgacgatc tggttttgct gtttcttccg g 31 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 9 <400> 9 gactgcgcac cagcaccaat ggcagctgac 30 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 10 <400> 10 ggtgctggtg cgcagtcgat tgttgcggac 30 <210> 11 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 11 <400> 11 tctagaggaa tcaggattct cacaaagttc aggc 34 <210> 12 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 12 <400> 12 cggaatcgca gtgcccgcga gagagaaacc 30 <210> 13 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 13 <400> 13 cgcgggcact gcgattccgg caaccattgc 30 <210> 14 <211> 1851 <212> DNA <213> Corynebacterium sp. <400> 14 atgtctccta acgatgcatt catctccgca cctgccaaga tcgaaacccc agttgggcct 60 cgcaacgaag gccagccagc atggaataag cagcgtggct cctcaatgcc agttaaccgc 120 tacatgcctt tcgaggttga ggtagaagat atttctctgc cggaccgcac ttggccagat 180 aaaaaaatca ccgttgcacc tcagtggtgt gctgttgacc tgcgtgacgg caaccaggct 240 ctgattgatc cgatgtctcc tgagcgtaag cgccgcatgt ttgagctgct ggttcagatg 300 ggcttcaaag aaatcgaggt cggtttccct tcagcttccc agactgattt tgatttcgtt 360 cgtgagatca tcgaaaaggg catgatccct gacgatgtca ccattcaggt tctggttcag 420 gctcgtgagc acctgattcg ccgtactttt gaagcttgcg aaggcgcaaa aaacgttatc 480 gtgcacttct acaactccac ctccatcctg cagcgcaacg tggtgttccg catggacaag 540 gtgcaggtga agaagctggc taccgatgcc gctgaactaa tcaagaccat cgctcaggat 600 tacccagaca ccaactggcg ctggcagtac tcccctgagt ccttcaccgg cactgaggtt 660 gagtacgcca aggaagttgt ggacgcagtt gttgaggtca tggatccaac tcctgagaac 720 ccaatgatca tcaacctgcc ttccaccgtt gagatgatca cccctaacgt ttacgcagac 780 tccattgaat ggatgcaccg caatctaaac cgtcgtgatt ccattatcct gtccctgcac 840 ccgcacaatg accgtggcac cggcgttggc gcagctgagc tgggctacat ggctggcgct 900 gaccgcatcg aaggctgcct gttcggcaac ggcgagcgca ccggcaacgt ctgcctggtc 960 accctggcac tgaacatgct gacccagggc gttgaccctc agctggactt caccgatata 1020 cgccagatcc gcagcaccgt tgaatactgc aaccagctgc gcgttcctga gcgccaccca 1080 tacggcggtg acctggtctt caccgctttc tccggttccc accaggacgc tgtgaacaag 1140 ggtctggacg ccatggctgc caaggttcag ccaggtgcta gctccactga agtttcttgg 1200 gagcagctgc gcgacaccga atgggaggtt ccttacctgc ctatcgatcc aaaggatgtc 1260 ggtcgcgact acgaggctgt tatccgcgtg aactcccagt ccggcaaggg cggcgttgct 1320 tacatcatga agaccgatca cggtctgcag atccctcgct ccatgcaggt tgagttctcc 1380 accgttgtcc agaacgtcac cgacgctgag ggcggcgagg tcaactccaa ggcaatgtgg 1440 gatatcttcg ccaccgagta cctggagcgc accgcaccag ttgagcagat cgcgctgcgc 1500 gtcgagaacg ctcagaccga aaacgaggat gcatccatca ccgccgagct catccacaac 1560 ggcaaggacg tcaccgtcga tggccgcggc aacggcccac tggccgctta cgccaacgcg 1620 ctggagaagc tgggcatcga cgttgagatc caggaataca accagcacgc ccgcacctcg 1680 ggcgacgatg cagaagcagc cgcctacgtg ctggctgagg tcaacggccg caaggtctgg 1740 ggcgtcggca tcgctggctc catcacctac gcttcgctga aggcagtgac ctccgccgta 1800 aaccgcgcgc tggacgtcaa ccacgaggca gtcctggctg gcggcgttta a 1851 <210> 15 <211> 533 <212> PRT <213> Corynebacterium sp. <400> 15 Met Ile Leu Gly Val Pro Ile Gln Tyr Leu Leu Tyr Ser Leu Trp Asn 1 5 10 15 Trp Ile Val Asp Thr Gly Phe Asp Val Ala Ile Ile Leu Val Leu Ala 20 25 30 Phe Leu Ile Pro Arg Ile Gly Arg Leu Ala Met Arg Ile Ile Lys Arg 35 40 45 Arg Val Glu Ser Ala Ala Asp Ala Asp Thr Thr Lys Asn Gln Leu Ala 50 55 60 Phe Ala Gly Val Gly Val Tyr Ile Ala Gln Ile Val Ala Phe Phe Met 65 70 75 80 Leu Ala Val Ser Ala Met Gln Ala Phe Gly Phe Ser Leu Ala Gly Ala 85 90 95 Ala Ile Pro Ala Thr Ile Ala Ser Ala Ala Ile Gly Leu Gly Ala Gln 100 105 110 Ser Ile Val Ala Asp Phe Leu Ala Gly Phe Phe Ile Leu Thr Glu Lys 115 120 125 Gln Phe Gly Val Gly Asp Trp Val Arg Phe Glu Gly Asn Gly Ile Val 130 135 140 Val Glu Gly Thr Val Ile Glu Ile Thr Met Arg Ala Thr Lys Ile Arg 145 150 155 160 Thr Ile Ala Gln Glu Thr Val Ile Ile Pro Asn Ser Thr Ala Lys Val 165 170 175 Cys Ile Asn Asn Ser Asn Asn Trp Ser Arg Ala Val Val Val Ile Pro 180 185 190 Ile Pro Met Leu Gly Ser Glu Asn Ile Thr Asp Val Ile Ala Arg Ser 195 200 205 Glu Ala Ala Thr Arg Arg Ala Leu Gly Gln Glu Lys Ile Ala Pro Glu 210 215 220 Ile Leu Gly Glu Leu Asp Val His Pro Ala Thr Glu Val Thr Pro Pro 225 230 235 240 Thr Val Val Gly Met Pro Trp Met Val Thr Met Arg Phe Leu Val Gln 245 250 255 Val Thr Ala Gly Asn Gln Trp Leu Val Glu Arg Ala Ile Arg Thr Glu 260 265 270 Ile Ile Ser Glu Phe Trp Glu Glu Tyr Gly Ser Ala Thr Thr Thr Ser 275 280 285 Gly Thr Leu Ile Asp Ser Leu His Val Glu His Glu Glu Pro Lys Thr 290 295 300 Ser Leu Ile Asp Ala Ser Pro Gln Ala Leu Lys Glu Pro Lys Pro Glu 305 310 315 320 Ala Ala Ala Thr Val Ala Ser Leu Ala Ala Ser Ser Asn Asp Asp Ala 325 330 335 Asp Asn Ala Asp Ala Ser Val Ile Asn Ala Gly Asn Pro Glu Lys Glu 340 345 350 Leu Asp Ser Asp Val Leu Glu Gln Glu Leu Ser Ser Glu Glu Pro Glu 355 360 365 Glu Thr Ala Lys Pro Asp His Ser Leu Arg Gly Phe Phe Arg Thr Asp 370 375 380 Tyr Tyr Pro Asn Arg Trp Gln Lys Ile Leu Ser Phe Gly Gly Arg Val 385 390 395 400 Arg Met Ser Thr Ser Leu Leu Leu Gly Ala Leu Leu Leu Leu Ser Leu 405 410 415 Phe Lys Val Met Thr Val Glu Pro Ser Glu Asn Trp Gln Asn Ser Ser 420 425 430 Gly Trp Leu Ser Pro Ser Thr Ala Thr Ser Thr Ala Val Thr Thr Ser 435 440 445 Glu Thr Ser Ala Pro Val Ser Thr Pro Ser Met Thr Val Pro Thr Thr 450 455 460 Val Glu Glu Thr Pro Thr Met Glu Ser Asn Val Glu Thr Gln Gln Glu 465 470 475 480 Thr Ser Thr Pro Ala Thr Ala Thr Pro Gln Arg Ala Asp Thr Ile Glu 485 490 495 Pro Thr Glu Glu Ala Thr Ser Gln Glu Glu Thr Thr Ala Ser Gln Thr 500 505 510 Gln Ser Pro Ala Val Glu Ala Pro Thr Ala Val Gln Glu Thr Val Ala 515 520 525 Pro Thr Ser Thr Pro 530 <110> DAESANG CORPORATION <120> Mutant strain with enhanced L-glutamic acid productivity and          method for preparing L-glutamic acid using the same <130> PN180417 <160> 15 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 1 <400> 1 tctagaccct tcccggaaac ccccac 26 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 2 <400> 2 ggggtttcga tcttggcagg 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 3 <400> 3 accgcgcgct ggacgtcaac 20 <210> 4 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 4 <400> 4 gtcgactggc cgaaacgctt agcgct 26 <210> 5 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 5 <400> 5 tctagattga gaagctgcca cattcac 27 <210> 6 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 6 <400> 6 gcagcgcccg cggcagagaa accaaaagcc 30 <210> 7 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 7 <400> 7 ctctgccgcg ggcgctgcga ttccggcaac 30 <210> 8 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 8 <400> 8 gtcgacgatc tggttttgct gtttcttccg g 31 <210> 9 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 9 <400> 9 gactgcgcac cagcaccaat ggcagctgac 30 <210> 10 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 10 <400> 10 ggtgctggtg cgcagtcgat tgttgcggac 30 <210> 11 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 11 <400> 11 tctagaggaa tcaggattct cacaaagttc aggc 34 <210> 12 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 12 <400> 12 cggaatcgca gtgcccgcga gagagaaacc 30 <210> 13 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 13 <400> 13 cgcgggcact gcgattccgg caaccattgc 30 <210> 14 <211> 1851 <212> DNA <213> Corynebacterium sp. <400> 14 atgtctccta acgatgcatt catctccgca cctgccaaga tcgaaacccc agttgggcct 60 cgcaacgaag gccagccagc atggaataag cagcgtggct cctcaatgcc agttaaccgc 120 tacatgcctt tcgaggttga ggtagaagat atttctctgc cggaccgcac ttggccagat 180 aaaaaaatca ccgttgcacc tcagtggtgt gctgttgacc tgcgtgacgg caaccaggct 240 ctgattgatc cgatgtctcc tgagcgtaag cgccgcatgt ttgagctgct ggttcagatg 300 ggcttcaaag aaatcgaggt cggtttccct tcagcttccc agactgattt tgatttcgtt 360 cgtgagatca tcgaaaaggg catgatccct gacgatgtca ccattcaggt tctggttcag 420 gctcgtgagc acctgattcg ccgtactttt gaagcttgcg aaggcgcaaa aaacgttatc 480 gtgcacttct acaactccac ctccatcctg cagcgcaacg tggtgttccg catggacaag 540 gtgcaggtga agaagctggc taccgatgcc gctgaactaa tcaagaccat cgctcaggat 600 tacccagaca ccaactggcg ctggcagtac tcccctgagt ccttcaccgg cactgaggtt 660 gagtacgcca aggaagttgt ggacgcagtt gttgaggtca tggatccaac tcctgagaac 720 ccaatgatca tcaacctgcc ttccaccgtt gagatgatca cccctaacgt ttacgcagac 780 tccattgaat ggatgcaccg caatctaaac cgtcgtgatt ccattatcct gtccctgcac 840 ccgcacaatg accgtggcac cggcgttggc gcagctgagc tgggctacat ggctggcgct 900 gaccgcatcg aaggctgcct gttcggcaac ggcgagcgca ccggcaacgt ctgcctggtc 960 accctggcac tgaacatgct gacccagggc gttgaccctc agctggactt caccgatata 1020 cgccagatcc gcagcaccgt tgaatactgc aaccagctgc gcgttcctga gcgccaccca 1080 tacggcggtg acctggtctt caccgctttc tccggttccc accaggacgc tgtgaacaag 1140 ggtctggacg ccatggctgc caaggttcag ccaggtgcta gctccactga agtttcttgg 1200 gagcagctgc gcgacaccga atgggaggtt ccttacctgc ctatcgatcc aaaggatgtc 1260 ggtcgcgact acgaggctgt tatccgcgtg aactcccagt ccggcaaggg cggcgttgct 1320 tacatcatga agaccgatca cggtctgcag atccctcgct ccatgcaggt tgagttctcc 1380 accgttgtcc agaacgtcac cgacgctgag ggcggcgagg tcaactccaa ggcaatgtgg 1440 gatatcttcg ccaccgagta cctggagcgc accgcaccag ttgagcagat cgcgctgcgc 1500 gtcgagaacg ctcagaccga aaacgaggat gcatccatca ccgccgagct catccacaac 1560 ggcaaggacg tcaccgtcga tggccgcggc aacggcccac tggccgctta cgccaacgcg 1620 ctggagaagc tgggcatcga cgttgagatc caggaataca accagcacgc ccgcacctcg 1680 ggcgacgatg cagaagcagc cgcctacgtg ctggctgagg tcaacggccg caaggtctgg 1740 ggcgtcggca tcgctggctc catcacctac gcttcgctga aggcagtgac ctccgccgta 1800 aaccgcgcgc tggacgtcaa ccacgaggca gtcctggctg gcggcgttta a 1851 <210> 15 <211> 533 <212> PRT <213> Corynebacterium sp. <400> 15 Met Ile Leu Gly Val Pro Ile Gln Tyr Leu Leu Tyr Ser Leu Trp Asn   1 5 10 15 Trp Ile Val Asp Thr Gly Phe Asp Val Ala Ile Ile Leu Val Leu Ala              20 25 30 Phe Leu Ile Pro Arg Ile Gly Arg Leu Ala Met Arg Ile Ile Lys Arg          35 40 45 Arg Val Glu Ser Ala Ala Asp Ala Asp Thr Thr Lys Asn Gln Leu Ala      50 55 60 Phe Ala Gly Val Gly Val Tyr Ile Ala Gln Ile Val Ala Phe Phe Met  65 70 75 80 Leu Ala Val Ser Ala Met Gln Ala Phe Gly Phe Ser Leu Ala Gly Ala                  85 90 95 Ala Ile Pro Ala Thr Ile Ala Ser Ala Ala Ile Gly Leu Gly Ala Gln             100 105 110 Ser Ile Val Ala Asp Phe Leu Ala Gly Phe Phe Ile Leu Thr Glu Lys         115 120 125 Gln Phe Gly Val Gly Asp Trp Val Arg Phe Glu Gly Asn Gly Ile Val     130 135 140 Val Glu Gly Thr Val Ile Glu Ile Thr Met Arg Ala Thr Lys Ile Arg 145 150 155 160 Thr Ile Ala Gln Glu Thr Val Ile Ile Pro Asn Ser Thr Ala Lys Val                 165 170 175 Cys Ile Asn Asn Ser Asn Asn Trp Ser Arg Ala Val Val Val Ile Pro             180 185 190 Ile Pro Met Leu Gly Ser Glu Asn Ile Thr Asp Val Ile Ala Arg Ser         195 200 205 Glu Ala Ala Thr Arg Arg Ala Leu Gly Gln Glu Lys Ile Ala Pro Glu     210 215 220 Ile Leu Gly Glu Leu Asp Val His Pro Ala Thr Glu Val Thr Pro Pro 225 230 235 240 Thr Val Val Gly Met Pro Trp Met Val Thr Met Arg Phe Leu Val Gln                 245 250 255 Val Thr Ala Gly Asn Gln Trp Leu Val Glu Arg Ala Ile Arg Thr Glu             260 265 270 Ile Ile Ser Glu Phe Trp Glu Glu Tyr Gly Ser Ala Thr Thr Thr Ser         275 280 285 Gly Thr Leu Ile Asp Ser Leu His Val Glu His Glu Glu Pro Lys Thr     290 295 300 Ser Leu Ile Asp Ala Ser Pro Gln Ala Leu Lys Glu Pro Lys Pro Glu 305 310 315 320 Ala Ala Ala Thr Val Ala Ser Leu Ala Ala Ser Ser Asn Asp Asp Ala                 325 330 335 Asp Asn Ala Asp Ala Ser Val Ile Asn Ala Gly Asn Pro Glu Lys Glu             340 345 350 Leu Asp Ser Asp Val Leu Glu Gln Glu Leu Ser Ser Glu Glu Pro Glu         355 360 365 Glu Thr Ala Lys Pro Asp His Ser Leu Arg Gly Phe Phe Arg Thr Asp     370 375 380 Tyr Tyr Pro Asn Arg Trp Gln Lys Ile Leu Ser Phe Gly Gly Arg Val 385 390 395 400 Arg Met Ser Thr Ser Leu Leu Leu Gly Ala Leu Leu Leu Leu Ser Leu                 405 410 415 Phe Lys Val Met Thr Val Glu Pro Ser Glu Asn Trp Gln Asn Ser Ser             420 425 430 Gly Trp Leu Ser Pro Ser Thr Ala Thr Ser Thr Ala Val Thr Thr Ser         435 440 445 Glu Thr Ser Ala Pro Val Ser Thr Pro Ser Met Thr Val Pro Thr Thr     450 455 460 Val Glu Glu Thr Pro Thr Met Glu Ser Asn Val Glu Thr Gln Gln Glu 465 470 475 480 Thr Ser Thr Pro Ala Thr Ala Thr Pro Gln Arg Ala Asp Thr Ile Glu                 485 490 495 Pro Thr Glu Glu Ala Thr Ser Gln Glu Glu Thr Thr Ala Ser Gln Thr             500 505 510 Gln Ser Pro Ala Val Glu Ala Pro Thr Ala Val Gln Glu Thr Val Ala         515 520 525 Pro Thr Ser Thr Pro     530

Claims (5)

시트라말레이트 신타아제(citramalate synthase)의 활성이 약화 또는 불활성화되고 L-글루탐산의 생산능이 향상된 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.) 변이 균주.
Corynebacterium sp. Mutant strain with weakened or inactivated citramalate synthase activity and improved L-glutamic acid production.
청구항 1에 있어서, 상기 시트라말레이트 신타아제는 leuA(2-isopropylmalate synthase) 유전자에 의하여 암호화되는 것인 코리네박테리움 속 변이 균주.
The variant strain of genus Corynebacterium according to claim 1, wherein the citramalate synthase is encoded by a leuA (2-isopropylmalate synthase) gene.
청구항 1에 있어서, 상기 코리네박테리움 속 변이 균주는 서열번호 15로 표시되는 YggB 단백질의 아미노산 서열 중에서 93번째 아미노산인 류신 및 109번째 아미노산인 류신으로 이루어지는 군에서 선택된 하나 이상의 류신을 알라닌 또는 발린으로 치환시킨 변이가 추가적으로 유발된 것인 코리네박테리움 속 변이 균주.
The mutant strain of Corynebacterium genus according to claim 1, wherein at least one leucine selected from the group consisting of leucine (93th amino acid) and leucine (109th amino acid) in the amino acid sequence of the YggB protein represented by SEQ ID NO: 15 is alanine or valine. A variant strain of Corynebacterium that is caused by further substitution.
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 균주는 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum)인 것인 코리네박테리움 속 변이 균주.
The strain according to any one of claims 1 to 3, wherein the strain is Corynebacterium glutamicum .
(a) 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 따른 코리네박테리움 속 변이 균주를 배지에서 배양하는 단계; 및
(b) 상기 배양된 변이 균주 또는 배양 배지에서 L-글루탐산을 회수하는 단계를 포함하는 L-글루탐산의 제조 방법.
(a) culturing the strain of Corynebacterium genus according to any one of claims 1 to 3 in a medium; And
(b) recovering L-glutamic acid in the cultured mutant strain or culture medium.
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